密排六方晶胞的特征.ppt

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1、第二章金属与合金的晶体结构硅表面原子排列碳表面原子排列第一节晶体的基本知识金属的性能是由其组织结构决定的，其中结构指的就是晶体结构。金属的晶体结构就是其内部原子的排列方式，因为金属是晶体，所以称为晶体结构。一、晶体与非晶体1、晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。长程有序，各向异性。2、非晶体：原子在三维空间内不规则排列。长程无序，各向同性。3、在自然界中除少数物质（如普通玻璃、松香、石蜡等）是非晶体外，绝大多数都是晶体，如金属、合金、硅酸盐，大多数无机化合物和有机化合物，甚至植物纤维都是晶体。金属晶体模型一、晶体与非晶体晶体与非晶体的性能区别有些晶体具有规则的多面体外形，如

2、水晶；有些则没有规则整齐的外形，如金属。晶体有固定的熔点，而非晶体则没有。晶体与非晶体的转变晶体与非晶体在一定条件下可以相互转变玻璃经长时间加热能变为晶态玻璃；金属从高温液态急冷，可变为非晶态金属；非晶态金属具有高的强度与韧性等一系列突出性能，近年来已为人们所重视。二、金属键金属原子结合方式金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。特点：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性；金属特性：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。如金属。金属键三、金属晶体结构基础知识晶格、晶胞和晶格常数晶体：空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵

3、列。空间点阵中的点－阵点。它是纯粹的几何点，各点周围环境相同。晶格：描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格。晶胞：空间点阵中能代表原子排列规律的最小的几何单元称之为晶胞，是构成空间点阵的最基本单元。选取原则：能够充分反映空间点阵的对称性；相等的棱和角的数目最多；具有尽可能多的直角；体积最小。晶格常数三个棱边的长度a,b,c及其夹角α,β,γ表示。第二节金属的晶体结构布拉菲点阵7个晶系，14种点阵。大部分（2/3）的金属属于三种典型的晶体结构。一、典型晶体结构及其几何特征在元素周期表一共约有110种元素，其中80多种是金属，占2/3。而这80多种金属的晶体结构大多属于三种典型

4、的晶体结构。它们分别是：1、体心立方晶格（BCC）2、面心立方晶格（FCC）3、密排六方晶格（HCP）1、体心立方晶格（BCC）原子排列方式常见金属原子个数原子半径配位数致密度间隙半径原子排列方式体心立方晶格的晶胞中,八个原子处于立方体的角上,一个原子处于立方体的中心,角上八个原子与中心原子紧靠。体心立方晶胞特征：晶格常数：a=b=c,α=β=γ=90°常见金属具有体心立方晶格的金属有：钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、α-铁(α-Fe,<912℃)等。原子个数每个晶胞实际占有的原子个数。（分析时要认真考虑每个原子的空间状况）在体心立方晶胞中,每个角上的原子在晶格中同时属于8个相

5、邻的晶胞,因而每个角上的原子属于一个晶胞仅为1/8,而中心的那个原子则完全属于这个晶胞。所以一个体心立方晶胞所含的原子数为2个。原子半径晶胞中相距最近的两个原子之间距离的一半。体心立方晶胞中原子相距最近的方向是体对角线,所以原子半径与晶格常数a之间的关系为：配位数致密度晶胞中所包含的原子所占有的体积与该晶胞体积之比称为致密度(也称密排系数)。致密度越大,原子排列紧密程度越大。体心立方晶胞的致密度为：晶胞(或晶格)中有68%的体积被原子所占据,其余为空隙。间隙半径若在晶胞空隙中放入刚性球,则能放入球的最大半径为空隙半径。体心立方晶胞中有两种空隙。四面体空隙其半径为:r四=0.29

6、r原子八面体空隙其半径为:r八=0.15r原子原子排列方式常见金属原子个数原子半径配位数致密度间隙半径2、面心立方晶格（FCC）原子排列方式金属原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心。面中心的原子与该面四个角上的原子紧靠。面心立方晶胞的特征：晶格常数：a=b=c,α=β=γ=90°常见金属具有这种晶格的金属有：铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、γ-铁(γ-Fe,912℃～1394℃)等。原子半径配位数12致密度0.74（74%）间隙半径四面体空隙其半径为:r四=0.225r原子八面体空隙其半径为:r八=0.414r原子3、密排六方晶格（HCP）原子排

7、列方式常见金属原子个数原子半径配位数和致密度原子排列方式十二个金属原子分布在六方体的十二个角上,在上下底面的中心各分布一个原子,上下底面之间均匀分布三个原子。具有这种晶格的金属有镁(Mg)、镉(Cd)、锌(Zn)、铍(Be)等。密排六方晶胞的特征：晶格常数：用底面正六边形的边长a和两底面之间的距离c来表达,两相邻侧面之间的夹角为120°,侧面与底面之间的夹角为90°。常见金属具有这种晶格的金属有镁(Mg)、镉(Cd)、锌(Zn)、铍(Be)等。原子个数晶胞原子数：6原子半径原子半径：R=a/